JP2007200665A - 燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な板厚精度かつ均一な面密度を有する燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面111,116を有する成形型110,115、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、成形型110,115に供給するための原料供給手段140、成形材料から溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去手段115,155、成形材料を、昇温させるための加熱手段150,155、および、加熱手段150,155によって昇温状態にある成形材料を、成形型110,115によって圧縮成形するための加圧手段160を有する。
【選択図】図3
【解決手段】燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面111,116を有する成形型110,115、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、成形型110,115に供給するための原料供給手段140、成形材料から溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去手段115,155、成形材料を、昇温させるための加熱手段150,155、および、加熱手段150,155によって昇温状態にある成形材料を、成形型110,115によって圧縮成形するための加圧手段160を有する。
【選択図】図3
Description
本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置に関する。
燃料電池の単セルは、燃料ガスと酸化剤ガス等とを分離するためのセパレータを有する。セパレータは、燃料ガスや酸化剤ガス等を流通させるための流路溝を有し、粉末状の成形材料をプレス成形することで製造される(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−17085号公報
しかし、流路溝の構造が複雑であるため、成形型のキャビティ面の形状が微細となり、成形材料を均等に充填することが困難である。そのため、セパレータの板厚精度にムラを生じ、また、面密度が低い部位を生じる問題を有する。したがって、ガスバリア性を確保しつつセパレータを薄肉化することが困難であり、セル構造を薄型化し、燃料電池の性能(出力密度)を向上させることは、容易ではない。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な板厚精度かつ均一な面密度を有する燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面を有する成形型に、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、供給するための原料供給工程、
前記成形材料から前記溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去工程、および、
前記成形材料を、昇温状態において前記成形型によって圧縮成形するための加熱圧縮工程
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法である。
燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面を有する成形型に、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、供給するための原料供給工程、
前記成形材料から前記溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去工程、および、
前記成形材料を、昇温状態において前記成形型によって圧縮成形するための加熱圧縮工程
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法である。
上記目的を達成するための請求項11に記載の発明は、
燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面を有する成形型、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、前記成形型に供給するための原料供給手段、
前記成形材料から前記溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去手段、
前記成形材料を、昇温させるための加熱手段、および、
前記加熱手段によって昇温状態にある前記成形材料を、前記成形型によって圧縮成形するための加圧手段
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造装置である。
燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面を有する成形型、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、前記成形型に供給するための原料供給手段、
前記成形材料から前記溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去手段、
前記成形材料を、昇温させるための加熱手段、および、
前記加熱手段によって昇温状態にある前記成形材料を、前記成形型によって圧縮成形するための加圧手段
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造装置である。
請求項1に記載の発明によれば、セパレータの成形材料と溶媒とが混合されたスラリーが、成形型に供給される。スラリーは、粉末状材料に比べて、良好なつきまわり性を有するため、成形型のキャビティ面の形状が微細であっても、均等に充填される。成形材料は、成形型のキャビティ面に、均等に配置されるため、成形材料を加熱圧縮して得られる成形品の板厚精度は、良好となり、また、面密度は、均一となる。一方、溶媒は、その後、分離かつ除去されるため、成形品の性能に対する影響が抑制される。つまり、良好な板厚精度かつ均一な面密度を有する燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。
請求項11に記載の発明によれば、原料供給手段によって、セパレータの成形材料と溶媒とが混合されたスラリーを、成形型に充填することが可能である。スラリーは、粉末状材料に比べて、良好なつきまわり性を有するため、成形型のキャビティ面の形状が微細であっても、均等に充填されることとなる。成形材料は、成形型のキャビティ面に、均等に配置されるため、加熱手段および加圧手段によって、成形材料を加熱圧縮して得られる成形品の板厚精度を、良好とし、また、面密度を、均一とすることができる。一方、溶媒は、その後、溶媒除去手段により分離かつ除去されることによって、成形品の性能に対する影響を抑制することが可能である。つまり、良好な板厚精度かつ均一な面密度を有する燃料電池用セパレータの製造装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、実施の形態1に係る燃料電池を説明するための分解図、図2は、図1に示されるセパレータを説明するための平面図である。
実施の形態1に係る燃料電池は、単セルを多数積層してなる積重ね体の形態で、例えば、自動車の駆動源として使用される。単セルは、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができる電池であり、固体高分子電解質膜50、ガス拡散層60,65およびセパレータ10,30を有する。
ガス拡散層60,65は、フレーム62,67に支持され、固体高分子電解質膜50の両面に配置される。
セパレータ10,30は、熱硬化性樹脂からなるバインダー樹脂と、導電性粉末である黒鉛との成形体であり、密閉部材70,72を介して、ガス拡散層60,65の外面に配置される。バインダー樹脂は、熱硬化した状態で、成形体に含まれている。バインダー樹脂の含有量は、例えば、10〜30wt%であり、黒鉛の含有量は、その残余(90〜30wt%)である。
セパレータ10は、発生した電気が流れる電気伝導面である上部面11および下部面16と、上部面11および下部面16を取り囲んでいる側面21とを有する。上部面11は、隣接する単セルのセパレータ30と相対し、かつ冷却水を流通させるための流路溝13が形成されている。セパレータ10と隣接する単セルのセパレータ30との間には、密閉部材74が配置されている。下部面16は、ガス拡散層60と相対し、酸化剤ガス(空気)を流通させるための流路溝18が形成されている。
セパレータ30は、発生した電気が流れる電気伝導面である上部面31および下部面36と、上部面31および下部面36を取り囲んでいる側面41とを有する。上部面31は、燃料ガス(水素)を流通させるための流路溝33が形成されている。下部面36は、略平坦であり、隣接する単セルのセパレータ10と相対している。
成形材料に含まれる黒鉛は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛である。成形材料に含まれるバインダー樹脂は、経済性、作業性、成形性、物性(耐酸性、耐熱性、流体不透過性)などに優れているフェノール樹脂が好ましいが、メラミン樹脂やポリアミド樹脂などの熱硬化性樹脂を適用することも可能である。
なお、バインダー樹脂および黒鉛は、セパレータ10,30の製造の際、溶媒と混合され、スラリー状の原料として、使用されている。溶媒は、成形品の性能に対する影響を抑制するため、その後、除去されている。
流路溝13,18,33の形状および配置は、図2の構成に限定されず、ガスの拡散性、圧力損失、生成水の排出性、冷却性能等を考慮し、適宜設定される。密閉部材70,72,74は、酸化剤ガスおよび燃料ガスの漏出を抑制するために配置されており、例えば、ガスケットや接着シールによって構成することが可能である。
図3は、実施の形態1に係るセパレータ製造装置を説明するための断面図である。セパレータ10に係る製造装置と、セパレータ30に係る製造装置とは、成形型の形状が概して異なるのみであるため、セパレータ10の場合で代表させることで、重複をさける。
セパレータ製造装置100は、成形型(上型110および下型115)、原料供給装置140、加熱装置150,155、加圧機構160、溶媒除去機構および制御装置170を有する。
上型110および下型115は、一体として、セパレータ10の外形形状に対応するキャビティ面を有する。
詳述すると、上型110は、下型115に対して近接離間可能に配置され、セパレータ10の上部面11に対応するキャビティ面111を有する。キャビティ面111は、上部面11の流路溝13および頂面14と位置合わされた凸部113および凹部114を有する。下型115は、固定式に配置され、セパレータ10の下部面16に対応するキャビティ面116を有する。キャビティ面116は、下部面16の流路溝18および頂面19と位置合わされた凸部118および凹部119を有する。
なお、セパレータ30に係る製造装置の場合、上型110のキャビティ面111は、セパレータ30の下部面36と対応し、略平坦となる。
原料供給装置140は、混合貯留槽142、配管系144およびスラリーポンプ148を有し、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、下型115に供給するために使用される。スラリーにおける溶媒の含有量は、例えば、30〜50wt%である。
スラリーは、粉末状材料に比べて、良好なつきまわり性を有するため、下型115のキャビティ面116の形状が微細であっても、均等に充填される。なお、溶媒の量を削減することによって、スラリーの粘度が大きい場合、必要に応じて、充填表面を平滑化することも好ましい。
溶媒は、除去を容易にするために、揮発性液体からなる。揮発性液体は、バインダー樹脂を効率的に溶解する点、および、バインダー樹脂の熱硬化温度より大幅に低い沸点を有し、略完全に除去可能である点を考慮し、アルコール類や、アセトンなどのケトン類が、好ましい。
混合貯留槽142は、例えば、往復動する2枚の羽根を有し、投入される成形材料および溶媒を、混合し、スラリー化する。スラリー化機構は、特に限定されないが、黒鉛粒子の破砕(微粒化)および気泡の混入を避け得ることが好ましい。
配管系144は、混合貯留槽142に接続される連結部145、および、下型115のキャビティ面116の上方に位置決め自在の吐出部146を有する。吐出部146の近傍の配管系144は、屈曲性を有し、吐出部146の位置決めを容易としている。
スラリーポンプ148は、配管系144の途中に配置され、混合貯留槽142に貯留されるスラリーを、輸送し、吐出部146を経由し、下型115のキャビティ面116に供給するために、使用される。ポンプ形式は、特に限定されないが、黒鉛粒子の破砕を避け得ることが好ましい。
加熱装置150,155は、上型110および下型115の内部に配置されるカートリッジヒータからなり、上型110および下型115を加熱するために使用される。加熱された上型110および下型115は、伝熱により供給される熱によって、成形材料を、昇温させ、バインダー樹脂の熱硬化温度以上に到達させる。
上型110の加熱装置150は、必要に応じ、省略することも可能である。加熱装置150,155は、抵抗加熱を利用する形態に限定されず、高温の油等の加熱流体、電磁誘導加熱、超音波加熱等を適宜適用することも可能である。
加圧機構160は、例えば、油圧シリンダ装置を有しており、下型115と連携させて上型110を駆動し、加熱装置150,155によって昇温状態にある成形材料を、上型110および下型115によって、圧縮成形するために使用される。
成形材料は、下型115のキャビティ面116に、均等に配置されるため、加熱装置150,155および加圧機構160によって、成形材料を加熱圧縮して得られる成形品の板厚精度を、良好とし、また、面密度を、均一とすることができる。
したがって、ガスバリア性を確保しつつセパレータを薄肉化することが容易であり、セル構造を薄型化し、燃料電池の性能(出力密度)を向上させることが可能となる。
溶媒除去機構は、成形材料を加熱圧縮する前において、成形材料から溶媒を分離かつ除去することで、成形品の性能に対する影響を抑制するために使用される。性能に対する影響は、例えば、溶媒の気化ガスが巻き込まれることに基づく、面欠陥などの品質不良の発生である。
スラリーは、下型115に充填される一方、加熱装置155は、下型115を昇温させることが可能である。したがって、スラリーに含まれる溶媒を、加熱された下型115からの伝熱により供給される熱によって、気化させることが可能である。つまり、溶媒除去機構は、加熱装置155および下型115を利用する気化手段からなり、独立した装置が不要であるため、設備費を抑制することが可能である。
制御装置170は、原料供給、溶媒除去および加熱圧縮を管理するために、設けられており、スラリーポンプ148、加熱装置150,155および加圧機構160に接続されている。
詳述すると、制御装置170は、スラリーポンプ148の作動時間を管理するために使用される。作動時間は、下型115のキャビティ面116に供給されるスラリーに含まれる成形材料が、セパレータ10を構成するために必要とされる量に一致するように設定される。
また、制御装置170は、成形材料を加熱圧縮する前において、加熱装置155の温度を、管理するために使用される。加熱装置155の温度は、下型115のキャビティ面116に供給されるスラリーから、バインダー樹脂の熱硬化温度以下で溶媒を気化させることによって、成形材料から溶媒を分離かつ除去するように、設定される。
さらに、制御装置170は、加圧機構160を操作し、上型110および下型115による型締めおよび圧縮成形を制御する一方、加熱装置150,155を操作し、バインダー樹脂の熱硬化に必要な温度を管理することで、セパレータ10を加熱圧縮成形するために使用される。
次に、実施の形態1に係るセパレータ製造方法を説明する。図4は、原料供給工程を説明するための断面図、図5は、溶媒除去工程を説明するための断面図、図6は、加熱圧縮工程を説明するための断面図である。
実施の形態1に係るセパレータ製造方法は、原料供給工程、溶媒除去工程および加熱圧縮工程を有する。
原料供給工程においては、燃料電池用セパレータ10の外形形状に対応するキャビティ面116を有する下型115に、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーが、供給される。溶媒除去工程においては、成形材料から溶媒が分離かつ除去される。加熱圧縮工程においては、成形材料が、昇温状態において、上型110および下型115によって圧縮成形される。
詳述すると、まず、原料供給装置の配管系の吐出部146が、待機位置から移動され、型開きされている下型115のキャビティ面116の上方に配置される。制御装置は、配管系の途中に配置されるスラリーポンプ148を稼動させる。
スラリーポンプ148は、混合貯留槽に貯留されるスラリーを、輸送し、吐出部146を経由し、下型115のキャビティ面116に供給する(図4参照)。スラリーは、粉末状材料に比べて、良好なつきまわり性を有するため、下型115のキャビティ面116の形状が微細であっても、均等に充填される。
制御装置は、スラリーポンプ148の作動時間が設定値に達し、供給されたスラリーに含まれる成形材料が、セパレータ10を構成するために必要とされる量に一致すると、スラリーポンプ148を停止させる。吐出部146は、上型110および下型115による型締めの妨げとならないように、待機位置に復帰する。
タイムサイクルを短縮化するために、制御装置170からの指示により、加熱装置155の温度が調整されており、下型115は予備昇温している。
したがって、加熱された下型115からの伝熱により供給される熱によって、下型115のキャビティ面116に供給されたスラリーに含まれる溶媒が気化することで、成形材料Mから溶媒が分離かつ除去される(図5参照)。つまり、原料供給工程と溶媒除去工程とは、部分的に重なっており、原料供給の完了前から、溶媒の気化が開始する。
スラリーは、下型115のキャビティ面116に均等に充填されているため、溶媒の気化の後において、スラリーに含まれていた成形材料Mは、下型115のキャビティ面116に、均等に配置されることになる。
溶媒は、成形材料を加熱圧縮する前において、除去されるため、成形品の性能に対する影響、例えば、溶媒の気化ガスが巻き込まれることに基づく、面欠陥などの品質不良の発生が、効率的に抑制される。なお、予備昇温は、適宜省略することも可能である。
制御装置170は、加圧機構160を操作し、上型110および下型115による型締めおよび圧縮成形を制御する一方、加熱装置150,155を操作し、バインダー樹脂の熱硬化に必要な温度を管理することで、セパレータ10を加熱圧縮成形する(図6参照)。
詳述すると、加圧機構160は、上型110を降下させ、型締めする。加圧機構160は、上型110をさらに降下させ、下型115のキャビティ面116に配置されている成形材料Mを、加圧圧縮する。
上型110のキャビティ面111は、セパレータ10の上部面11に対応しており、上部面11の流路溝13および頂面14と位置合わされた凸部113および凹部114を有する。下型115のキャビティ面116は、セパレータ10の下部面16に対応しており、下部面16の流路溝18および頂面19と位置合わされた凸部118および凹部119を有する。したがって、成形材料Mは、セパレータ10の外形形状と同一の形状を呈することとなる。
一方、加熱装置150,155は、上型110および下型115を加熱することで、上型110および下型115からの伝熱により供給される熱によって、成形材料Mの温度を、バインダー樹脂の熱硬化温度以上に上昇させ、成形材料Mに含まれるバインダー樹脂を熱硬化させる。
この際、成形材料Mは、下型115のキャビティ面116と上型110のキャビティ面111によって形成される空間に、均等に配置されているため、成形材料Mを加熱圧縮して得られる成形品の板厚精度は、良好となり、また、面密度は、均一となる。したがって、ガスバリア性を確保しつつセパレータを薄肉化することが容易であり、セル構造を薄型化し、燃料電池の性能(出力密度)を向上させることが可能となる。
加熱圧縮成形が完了すると、制御装置170からの指示により、加圧機構160は、上型110および下型115を型開きし、その後、成形体(セパレータ)が取り出される。成形体は、取り出し直後において、高温であるため、例えば、軸流ファンなどの送風機によって冷却される。
以上のように、実施の形態1は、良好な板厚精度かつ均一な面密度を有する燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置を提供することができる。
なお、下型115の予備昇温をせず、スラリーの供給完了後に、下型115を昇温することで、原料供給工程と溶媒除去工程の部分的な重なりを、解消することも可能である。また、溶媒除去機構は、必要に応じ、独立した装置とすることも可能である。
次に、実施の形態2を説明する。
図7は、実施の形態2に係るセパレータ製造装置およびセパレータ製造方法を説明するための断面図である。なお、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
実施の形態2は、成形材料から分離かつ除去された溶媒を回収するための溶媒回収装置および溶媒回収工程を有する点で、実施の形態1と概して異なる。
実施の形態2に係る溶媒回収装置280は、フード282、ダクトホース284および回収部286を有する。
フード282は、下型215のキャビティ面216より大きなサイズを有する開口部283を有し、ダクトホース284が接続されている。ダクトホース284は、屈曲性を有しており、フード282は、下型215のキャビティ面216の上方に位置決め自在である。回収部286は、例えば、溶媒の気化ガスを吸引するための減圧機構、および吸引した気化ガスを凝縮させるためのコンデンサを有する。
したがって、加熱装置255によって昇温されている下型215に、スラリーが充填された後で、フード282を下型215のキャビティ面216の上方に位置決めする場合、スラリーに含まれる溶媒の気化ガスは、フード282の開口部283に導入され、外部に漏出することが抑制されるため、業環環境を向上させることが可能である。
また、気化ガスは、ダクトホース284を経由し、回収部286に吸引されると、回収部286のコンデンサによって、凝縮させることが可能である。気化ガスの凝縮液つまり回収された溶媒を、成形材料をスラリー化するために再利用する場合、ランニングコストの上昇を抑制することができる。
次に、実施の形態2に係るセパレータ製造方法を説明する。
まず、実施の形態1の原料供給工程と同様に、下型215に、成形材料と溶媒とが混合されたスラリーが、供給される(図4参照)。
溶媒回収装置280のフード282が、下型215のキャビティ面216の上方に位置決めされる。回収部286の減圧機構が稼動し、フード282の開口部283を経由する減圧吸引が開始される。
一方、加熱装置255によって加熱された下型215からの伝熱により供給される熱によって、下型215のキャビティ面216に供給されたスラリーに含まれる溶媒が気化することで、成形材料から溶媒が分離かつ除去される。
溶媒の気化ガスは、フード282の開口部283に導入される。気化ガスは、外部に漏出することが抑制されるため、業環環境が向上する。また、気化ガスは、ダクトホース284を経由し、回収部286に吸引されると、回収部286のコンデンサによって、凝縮される。つまり、溶媒除去工程と溶媒回収工程とは、一体化している。
溶媒の気化が完了し、スラリーに含まれていた成形材料が、下型215のキャビティ面216に、均等に配置されると、実施の形態1の加熱圧縮工程と同様に、セパレータ10が加熱圧縮成形される(図6参照)。
なお、回収された溶媒は、成形材料をスラリー化するために再利用される。したがって、ランニングコストの上昇が抑制される。
以上のように、実施の形態2は、溶媒を回収することによって、作業環境の向上およびランニングコストの抑制を、図ることが可能である。
なお、原料供給装置の配管系の吐出部と、フード282とを一体化することで、スラリーの供給開始時から、スラリーに含まれている溶媒の気化ガスを回収することも好ましい。また、フード282と下型215との間に適当なシール部材を配置し、溶媒の気化ガスの漏出を、さらに抑制することも好ましい。
次に、実施の形態3を説明する。
図8は、実施の形態3に係るセパレータ製造装置およびセパレータ製造方法を説明するための断面図である。なお、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
実施の形態3は、成形型の構造が変更されており、溶媒除去工程と加熱圧縮工程とが部分的に重なっている点で、実施の形態1と概して異なる。
詳述すると、実施の形態3に係るセパレータ製造装置は、上型310のキャビティ面311に配置される多孔性部材320を有する。多孔性部材320は、溶媒の気化ガスの透過性を有し、例えば、発泡金属、焼結金属あるいは微細孔が加工された金属からなる。
したがって、上型310および下型315を型締めし、加熱圧縮成形する際に、加熱装置350,355によって昇温されている上型310および下型315からの伝熱により供給される熱によって、下型315のキャビティ面316に供給されたスラリーに含まれる溶媒が気化し、多孔性部材320を経由して外部に排出されることで、成形材料から溶媒を分離かつ除去することができる。つまり、加熱圧縮の初期段階において、溶媒を確実に除去することが可能である。
次に、実施の形態3に係るセパレータ製造方法を説明する。
まず、実施の形態1の原料供給工程と同様に、下型315に、成形材料と溶媒とが混合されたスラリーが、供給される(図4参照)。
スラリーの供給が終了すると、溶媒の気化の完了を待つことなく、制御装置は、加圧機構を操作し、上型310および下型315による型締めおよび圧縮成形を制御する一方、加熱装置350,355を操作し、バインダー樹脂の熱硬化に必要な温度を管理する。
この際、上型310および下型315からの伝熱により供給される熱によって、上型310のキャビティ面311と下型315のキャビティ面316との間に形成される空間に位置するスラリーに含まれる溶媒が気化する。
溶媒の気化ガスは、多孔性部材320を経由して外部に排出されるため、成形材料から溶媒が分離かつ除去される。なお、溶媒が気化する(溶媒が存在する)間は、成形材料の温度は、略一定に維持されるため、成形材料に含まれるバインダー樹脂の熱硬化は、開始しない。
溶媒の気化の完了に伴って、残留している成形材料の温度上昇が開始し、実施の形態1の加熱圧縮工程と同様に、セパレータ10が加熱圧縮成形される。つまり、実施の形態3に係る加熱圧縮工程は、溶媒除去工程を含んでおり、溶媒が確実に除去される。
以上のように、実施の形態3は、溶媒を確実に除去することが可能である。また、多孔性部材320は、成形材料が加熱圧縮されて溶融する際に発生する気泡も、排出することが可能であるため、その点においても好ましい。
なお、上型全体を、必要に応じ、多孔性部材によって構成することも可能である。
また、図9に示されるように、実施の形態3に、実施の形態2に係る溶媒回収装置を組み込むことも可能である。この場合、溶媒回収装置のフード482は、上型410のキャビティ面411に配置される多孔性部材420の配置面より大きなサイズを有する開口部483を有し、多孔性部材420の上方に位置決め自在とすることが必要である。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
例えば、バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂に限定されず、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を適用することも可能である。ただし、熱可塑性樹脂が適用される場合、樹脂の軟化点以上の適した溶融温度まで、成形材料を昇温することが必要である。
また、バインダー樹脂の熱硬化温度以下での予備成形を、組み入れることも可能である。この場合、溶媒除去は、予備成形の際に実施することが好ましい。例えば、予備成形用の下型を、実施の形態1のように加熱し、スラリーに含まれる溶媒を、下型からの伝熱により供給される熱によって、気化させたり、予備成形用の上型に、実施の形態2のように多孔性部材を配置し、予備成形の初期段階において、溶媒を除去したりすることが可能である。
10・・セパレータ、
11・・上部面、
13・・流路溝、
14・・頂面、
16・・下部面、
18・・流路溝、
19・・頂面、
21・・側面、
30・・セパレータ、
31・・上部面、
33・・流路溝、
36・・下部面、
41・・側面、
50・・固体高分子電解質膜、
60,65・・ガス拡散層、
62,67・・フレーム、
70,72,74・・密閉部材、
100・・セパレータ製造装置、
110・・上型、
111・・キャビティ面、
113・・凸部、
114・・凹部、
115・・下型、
116・・キャビティ面、
118・・凸部、
119・・凹部、
140・・原料供給装置、
142・・混合貯留槽、
144・・配管系、
145・・連結部、
146・・吐出部、
148・・スラリーポンプ、
150,155・・加熱装置、
160・・加圧機構、
170・・制御装置、
215・・下型、
216・・キャビティ面、
255・・加熱装置、
280・・溶媒回収装置、
282・・フード、
283・・開口部、
284・・ダクトホース、
286・・回収部、
310・・上型、
311・・キャビティ面、
315・・下型、
316・・キャビティ面、
320・・多孔性部材、
350,355・・加熱装置、
410・・上型、
411・・キャビティ面、
420・・多孔性部材、
482・・フード、
483・・開口部、
M・・成形材料。
11・・上部面、
13・・流路溝、
14・・頂面、
16・・下部面、
18・・流路溝、
19・・頂面、
21・・側面、
30・・セパレータ、
31・・上部面、
33・・流路溝、
36・・下部面、
41・・側面、
50・・固体高分子電解質膜、
60,65・・ガス拡散層、
62,67・・フレーム、
70,72,74・・密閉部材、
100・・セパレータ製造装置、
110・・上型、
111・・キャビティ面、
113・・凸部、
114・・凹部、
115・・下型、
116・・キャビティ面、
118・・凸部、
119・・凹部、
140・・原料供給装置、
142・・混合貯留槽、
144・・配管系、
145・・連結部、
146・・吐出部、
148・・スラリーポンプ、
150,155・・加熱装置、
160・・加圧機構、
170・・制御装置、
215・・下型、
216・・キャビティ面、
255・・加熱装置、
280・・溶媒回収装置、
282・・フード、
283・・開口部、
284・・ダクトホース、
286・・回収部、
310・・上型、
311・・キャビティ面、
315・・下型、
316・・キャビティ面、
320・・多孔性部材、
350,355・・加熱装置、
410・・上型、
411・・キャビティ面、
420・・多孔性部材、
482・・フード、
483・・開口部、
M・・成形材料。
Claims (16)
- 燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面を有する成形型に、黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、供給するための原料供給工程、
前記成形材料から前記溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去工程、および、
前記成形材料を、昇温状態において前記成形型によって圧縮成形するための加熱圧縮工程
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。 - 前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記溶媒は、揮発性であり、
前記溶媒除去工程において、前記溶媒は、気化することで、前記成形材料から分離かつ除去されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 - 前記溶媒は、アルコール類あるいはケトン類からなることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記ケトン類は、アセトンであることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記溶媒除去工程における前記溶媒の気化および前記加熱圧縮工程における前記成形材料の昇温のための熱は、前記成形型からの伝熱によって供給されることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記溶媒除去工程は、前記加熱圧縮工程の前であることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記加熱圧縮工程は、前記溶媒除去工程を含んでおり、
前記成形材料を、昇温状態において前記成形型によって圧縮成形する際に、前記溶媒は、前記成形材料から分離かつ除去されることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 - 前記成形型のキャビティ面は、前記溶媒の気化ガスの透過性を有する多孔性部材を有しており、
前記加熱圧縮工程において、前記溶媒の気化ガスは、前記多孔性部材を経由して、外部に排出されることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 - 除去された前記溶媒を、回収するための溶媒回収工程を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 燃料電池用セパレータの外形形状に対応するキャビティ面を有する成形型、
黒鉛およびバインダー樹脂を含んでいる粉末状の成形材料と、溶媒とが混合されたスラリーを、前記成形型に供給するための原料供給手段、
前記成形材料から前記溶媒を分離かつ除去するための溶媒除去手段、
前記成形材料を、昇温させるための加熱手段、および、
前記加熱手段によって昇温状態にある前記成形材料を、前記成形型によって圧縮成形するための加圧手段
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造装置。 - 前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。
- 前記溶媒は、揮発性であり、
前記溶媒除去手段は、前記溶媒を気化させることによって、前記成形材料から分離かつ除去するための気化手段からなることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。 - 前記気化手段および前記加熱手段は、前記成形型からの伝熱により供給される熱によって、前記溶媒を気化および前記成形材料を昇温させることを特徴とする請求項13に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。
- 前記気化手段は、前記溶媒の気化ガスの透過性を有しかつ前記成形型のキャビティ面に配置される多孔性部材を有し、
前記溶媒の気化ガスは、前記多孔性部材を経由して、外部に排出されることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。 - 除去された前記溶媒を、回収するための溶媒回収手段を有することを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006016729A JP2007200665A (ja) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | 燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006016729A JP2007200665A (ja) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | 燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置 |
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JP2007200665A true JP2007200665A (ja) | 2007-08-09 |
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ID=38455068
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JP2006016729A Pending JP2007200665A (ja) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | 燃料電池用セパレータの製造方法および製造装置 |
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JP (1) | JP2007200665A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8697300B2 (en) | 2008-03-31 | 2014-04-15 | Rohm Co., Ltd. | Fuel cell, and method for manufacturing the same |
US10964969B2 (en) | 2015-08-31 | 2021-03-30 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery electrode manufacturing device including electrode mixture layer forming mold |
-
2006
- 2006-01-25 JP JP2006016729A patent/JP2007200665A/ja active Pending
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US8697300B2 (en) | 2008-03-31 | 2014-04-15 | Rohm Co., Ltd. | Fuel cell, and method for manufacturing the same |
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